白蚁智能监测在堤坝工程中的应用与展望

杜 浩，芮有春，梁 建

（1.安徽省机电排灌总站，230022，合肥；2.安徽康宇生物科技工程有限公司，239300，滁州；3.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，230088，合肥）

白蚁被认为是地球上最古老的社会性昆虫之一，其危害涉及水库大坝、河道堤防、房屋建筑、交通设施、农林果木、家具衣物等多种场景。白蚁啃食土壤致使堤坝土体结构弱化，诱发堤坝渗漏、跌窝，甚至垮坝、崩堤等多种险情，是危害水库大坝、堤防等水利工程安全的重要隐患。

快速、高效查找到白蚁是开展白蚁防治的关键一步。常用的白蚁查找方法是通过寻找白蚁的地面活动痕迹或使用仪器探测白蚁巢穴，这些方法不仅费时费力，往往还会错失白蚁防治的最佳时机。普通的蚁情监测主要包括地表白蚁活动监测和白蚁分飞期有翅成虫监测，这些监测方法虽然能够提高白蚁查找效率，但是监测手段单一，不适用于推进综合治理。另外，监测设备往往安装在地表或者半空中，容易受周围环境、人类活动及附近小动物的影响，设备的完好性和使用寿命难以保障。因此，推进新技术、新工艺在白蚁查找及监测方面的应用是提高白蚁防治效果的重要环节。本文介绍的白蚁智能监测技术不仅能够提高白蚁查找效率，有效保障监测设备的完好率和使用年限，还能够通过数据融通耦合，丰富监测手段与监测功能，助推白蚁防治方式向智能高效、安全环保转变。

一、白蚁智能监测装置组成和技术原理

1.白蚁智能监测装置组成

白蚁智能监测装置由壳体、壳盖、引诱条及连接柱四部分构成（见图1）。壳盖位于壳体顶部，引诱条的一端连接到壳体底部，另一端与壳体的连接柱相连。壳盖与连接柱之间设有弹性件，弹性件一般处于拉伸状态。壳盖内设有磁控开关，引诱条及连接柱上设有磁铁，当引诱条断裂后，受弹性件作用，引诱条能带动磁铁向磁控开关方向运动，触发磁控开关产生信号。

图1 智能监测装置立体结构示意图

2.智能监测技术原理

二、堤坝工程白蚁智能监测平台架构

堤坝工程白蚁智能监测平台是基于物联网设备与智能检测技术的创新解决方案，旨在通过对白蚁活动的监测，快速高效发现白蚁，进而及时准确采取有效措施，实现白蚁灭杀。平台由白蚁智能监测装置、物联网云平台、数据处理中心、控制展示移动端及手机App等组成（见图2）。

图2 堤坝工程白蚁智能监测平台总体架构

1.智能监测装置

智能监测装置被触发预警后，及时采取灭杀措施并重置监测装置，继续进行白蚁监测。智能监测装置由耐老化抗紫外线环保的工程塑料外壳、特制白蚁引诱饵料、电子触发装置、物联网电子报警芯片等组成。该智能监测引诱装置埋设于地下，能够有效防止周围环境、人类活动及附近小动物的干扰，避免出现误判（具体参数见表1）。

表1 智能监测装置技术参数

2.物联网云平台

利用物联网技术，将单个埋设的智能监测装置纳入灯光诱引空中有翅成虫监测系统和水库、堤坝所在地的气象监测等多个分项监测内容，通过数据融通，统一集成到物联网云平台，同时各分项监测系统可以分别实施。

3.数据处理中心

智能监测数据处理中心24小时在线，对每个监测装置的数据进行处理，使用北斗或GPS 定位，通过物联网发送到物联网云平台，实时上传数据，克服了需要工作人员定时打开装置观察是否存在白蚁危害的缺点，减少工作量，提高了工作效率。

4.控制展示移动端或手机App

通过平台手机端App上传安装图片，确定安装位置。项目运营期间可实现巡查记录、设备安装、信息设置、维护处理等功能。

三、堤坝工程白蚁智能监测平台功能

堤坝工程白蚁智能监测平台结合图像识别、数据分析、云计算等技术，可以实现以下功能。

1.数据采集

报警信号通过电子触发装置、物联网电子报警芯片等自行采集，再通过无线网络传输到互联网，互联网将报警信号传输到数据中心，数据中心将白蚁侵入的智能装置位置、时间等信息通过电脑端和手机端第一时间呈现给用户。

2.数据处理

数据库采用可扩展数据处理中心，基于云平台可搭建高级别的通信链路和云端数据中心，支持前端数据上传，沉淀白蚁监测数据库，基于自学习的数据分析系统，采用PCA主成分分析、逻辑回归、异常监测等算法对原始数据进行处理，结合白蚁危害等级评定标准，形成白蚁入侵堤坝情况智能分析。

为此，他接下来将就大型医疗装备，维保服务规范化招标采购后的相关院内、地区行业内效益变化，进行数据收集和分析对比。“这个时代适合用数据说话。”何斌深知。

3.白蚁活动监测

通过地下埋置的智能装置传感器，实时监测土壤温度、湿度等参数，结合分析算法进行实时分析，当白蚁活动异常或超过预设值时，系统会发送预警信息给用户。

4.蚁情定位

将白蚁喜食的纤维食物塑形后与触发条一同固定在监测装置内，每个装置配置具有唯一性身份识别作用的4G物联网卡，监测装置按工程规定要求安装在需要保护的堤坝内坡(迎水坡最高水线以上)或外坡及周边需要监测的土壤中，安装后根据北斗或GPS定位系统形成与4G物联网卡相对应的位置地图。

5.灭杀处理

客户端接到智能监测装置报警后，及时安排白蚁防治专业人员进行定点、定量精准灭杀。

6.数据管理与报告生成

平台提供数据管理功能，可以对监测数据进行存储、查询和分析，同时，根据用户需求将水库堤坝所在地的气象数据纳入监测报告，帮助用户更好地了解白蚁活动情况，及时采取相应的防治措施。

四、应用效果

1.堤坝工程白蚁智能监测技术试验情况

2020 年1 月，安徽康宇生物科技工程有限公司联合滁州市白蚁防治所在滁州市全椒县土桥水库开展实地埋设试验，尝试将白蚁智能监测技术应用于水利工程堤坝保护。

（1）土桥水库蚁害情况

土桥水库位于滁州市全椒县十字镇境内，总库容1288万m3，是一座具有防洪、灌溉、养殖等综合利用效益的中型水库。水库主坝为均质土坝，坝高13 m、长957 m、顶宽5 m，坝顶高程为26 m。

土桥水库坐落于滁河左岸支流土桥河上游，属亚热带湿润性季风气候。水库周边土壤以黄棕壤为主，滁河支流、土桥河和库区周边植物为白蚁提供了充足的水源和食物，非常适宜土栖白蚁滋生、繁殖。2019年，经现场实地勘查，土桥水库大坝及周边林地发现众多白蚁活动迹象，白蚁危害主要分布在水库大坝的下游坝坡及附近范围。

（2）试验监测点分布

2020年土桥水库白蚁智能监测技术试验共设置90个监测点，每个监测点安装1个智能监测装置。试验监测点选择在大坝背水坡靠近坝顶位置，共设置2排，沿坝横向间距8～10 m，纵向间距3～5 m。采用梅花形布置，开挖深约30 cm、宽约20 cm的坑槽，埋设监测装置。

（3）试验数据及效果

根据土桥水库大坝上安装的白蚁智能监测装置，获取2020年土桥水库大坝白蚁危害实时监测数据，并根据结果绘制了预警频率折线图（见图3）。

图3 2020年土桥水库白蚁智能监测试验预警频率

经过2020 年的防治试验，在2021 年和2022 年的汛前检查、白蚁排查及2023年的白蚁等害堤动物普查等工作中未发现土桥水库坝面有白蚁活动。

2.堤坝工程白蚁智能监测平台应用情况

在土桥水库试验的基础上，2021 年，安徽康宇生物科技工程有限公司研制了堤坝工程白蚁智能监测平台（康宇白蚁智能监测平台），并先后于2022—2023年应用于湖北省京山市高关水库除险加固工程白蚁防治项目、湖北省荆门市漳河水库除险加固工程白蚁防治项目、江苏省如皋市堤防白蚁防治项目。

据有关管理单位反馈，该智能监测装置使用方便、准确率高。用户通过智能监测平台能够及时了解白蚁活动情况，准确预警蚁患风险，做到早预防、早发现、早治理。该白蚁智能监测平台具有实时监控、无导线、遥感技术、非开舱等优点，助推水利工程白蚁防治方式向智能高效、安全环保转变。

五、结论与展望